基于RFID的農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘要：RFID（無線射頻識別，Radio Frequency Identification）是一種自動識別技術，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信從而對目標加以識別。由于農產品安全危機頻繁發(fā)生，實現(xiàn)農產品的安全管理和跟蹤已是非常緊迫。本文提出一種基于RFID 技術的農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)，探討在農產品流通的各個環(huán)節(jié)中如何使用RFID 技術，重點介紹系統(tǒng)架構，系統(tǒng)功能，RFID 技術的實施策略及其實現(xiàn)。
關鍵詞：RFID，農產品，農產品安全管理，追蹤

R&D on agricultural product safety on supervising System Based on RFID Technology

Abstract: RFID（Radio Frequency Identification）is an automatic identification technology which identifies object via non-touching dual-directional data communication by using radio frequency technique. Due to agricultural product safety issuing frequently, to implement agricultural produces safety management and tracking are becoming more and more important. This paper proposes and studies the agricultural product safety on supervising system based on RFID technology, introduces its structure,function, implementation and RFID technology implement policy.
Keywords: RFID, agricultural product, agricultural product safety management, tracking

1 引言
近年來，由于農產品安全危機頻繁發(fā)生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關注。歐盟、美國等發(fā)達國家和地區(qū)要求出口到當?shù)氐霓r產品均必須能夠進行跟蹤和追溯。而在國內，農產品安全問題已成為農業(yè)發(fā)展新階段亟待解決的主要矛盾之一。如何強化農產品的安全管理，建立農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)其信息在整個供應鏈上的共享，實現(xiàn)農產品的可追溯能力，從而達到從“農田到餐桌”端到端的監(jiān)控，已是非常緊迫！由于農產品生產與消費的日益分離，供給體系的復雜化，所涉及的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢測和衛(wèi)生等各個環(huán)節(jié)眾多。采用何種技術和方法來實現(xiàn)農產品的全程監(jiān)控和可追溯能力，是一個非常重要的課題。

RFID（Radio Frequency Identification）技術具有使用簡便、識別工作無須人工干預、批量遠距離讀取、對環(huán)境要求低、使用壽命長、數(shù)據(jù)可加密、存儲信息可更改等優(yōu)點，結合有效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及網(wǎng)絡體系，可以幫助實現(xiàn)農產品從生產源頭到最終消費者的監(jiān)控。因此，本文提出一種基于RFID 技術的農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)，圍繞“生產、監(jiān)控、檢測、監(jiān)管”四條主線，以農產品生產環(huán)境、農產品生產、農產品加工、農產品流通、市場進入等環(huán)節(jié)為立足點，對農產品的生產環(huán)境、生產、加工、流動、銷售實施實時監(jiān)控。下面我們在業(yè)務流程分析的基礎上，探討在農產品流通的各個環(huán)節(jié)中如何使用RFID 技術，重點研究系統(tǒng)架構，系統(tǒng)業(yè)務模型、系統(tǒng)功能及其實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)設計
基于 RFID 技術的農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括農產品生產監(jiān)控模塊、供應基地監(jiān)控模
塊、農產品物流企業(yè)監(jiān)控模塊、農產品倉儲監(jiān)控模塊、農產品消費點管理模塊、農產品安全
管理中心模塊等。

（1）農產品安全管理部門（工商局或農產品主管部門）設立農產品安全管理中心，建立中心數(shù)據(jù)庫，中心數(shù)據(jù)庫和各生產、加工廠家、農產品倉庫、以及各中途監(jiān)控點進行實時通信。中心數(shù)據(jù)庫具備監(jiān)控、查詢、統(tǒng)計、報表和計劃等功能。農產品安全管理中心負責制定標簽編碼方案和號段分配，農產品經(jīng)營主體備案管理，廠家身份鑒定資格審查、管理和取消，運輸車輛資格審查、管理和取消，物流公司資格審查、管理和取消等工作。

（2）農產品生產、養(yǎng)殖基地模塊：生產、種植、養(yǎng)殖基地（簡稱：生產基地）是農產品的生產地。當初級產品不需要加工時，由生產基地制作農產品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將產品直接發(fā)送到農產品倉庫；當初級產品需要加工時，則由生產基地制作農產品電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，將初級產品直接發(fā)送到農產品加工企業(yè)。在初級產品發(fā)送前，生產基地將所有農產品信息實時傳入到管理中心。

（3）農產品倉儲監(jiān)控模塊：各農產品倉庫作為地區(qū)性倉儲中心，負責農產品接收、入庫、存儲和配送，各農產品倉庫設本地數(shù)據(jù)庫。在農產品入口處由RFID 終端設備完成入庫農產品的自動鑒別和商品信息輸入功能。各商品在出庫時要通過RFID 設備完成包括商品去向目的地信息在內的配送信息。這些商品的入庫、存儲及出庫信息由本地后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負責完成統(tǒng)計、分析、報表和管理工作，同時本地系統(tǒng)要及時和農產品中心數(shù)據(jù)庫保持通信，進行數(shù)據(jù)和指令的交互。農產品倉庫（簡稱倉庫）接受來自加工中心的農產品，是本物流檢查系統(tǒng)的終點。為保證農產品的安全，倉庫內設置車輛貨物檢查點，對接受的農產品進行四重核對：① 核對車輛身份；② 核對車門上的電子封條是否完整；③ 核對車輛登記農產品和卸載農產品是否一致；④ 核對車輛登記農產品與管理中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是否一致。同時，倉庫將卸貨信息和檢查結果上傳管理中心。

（4）農產品加工中心監(jiān)控模塊：各加工中心負責將農產品進行包裝。各加工中心配備本地RFID 系統(tǒng)，利用本系統(tǒng)對各包裝單元進行編碼并寫入RFID 標簽，然后將標簽貼到商品上，在裝車的同時，將數(shù)據(jù)上傳到農產品安全管理中心。車輛裝載完畢時，將車上所有RFID 標簽標號一次性寫入車輛配備的RFID 車載電子標簽中。農產品加工中心（簡稱加工中心）加工農產品并將加工好的農產品發(fā)送到各個農產品倉庫。加工中心是物流運輸?shù)钠瘘c，負責制作要發(fā)送的農產品的電子標簽、配送車輛電子標簽和電子封條，并在發(fā)送前將這些電子信息傳入到管理中心。

（5）農產品物流企業(yè)監(jiān)控模塊：物流公司將配送車輛相關注冊信息發(fā)送給管理中心，管理中心對其進行資格審查和管理，以便于運送過程中對車輛進行核對。每個車輛配備一個RFID 車載電子標簽，這個標簽作為車輛的身份標志，記錄有本車身份信息和本車裝運商品的RFID 標簽的信息，以便車輛和所載商品信息關聯(lián)起來。車載電子標簽要求采用有源標簽（例如5.8G），以便能夠存入大量的信息，并可以對車輛進行遠距離識別，同時有源5.8GRFID 標簽可以與現(xiàn)有高速公路不停車收費系統(tǒng)統(tǒng)一起來。

（6）農產品銷售點管理模塊：消費點收到倉庫配送過來的農產品時，讀取并核對產品上的電子標簽信息，實時將數(shù)據(jù)上傳到管理中心和倉庫數(shù)據(jù)庫。

（7）農產品運輸監(jiān)測點模塊：在車輛運輸過程中，可以通過監(jiān)測點的對車輛進行監(jiān)測。監(jiān)測點可以是執(zhí)法人員通過人工手段進行監(jiān)測，也可以通過安裝固定設備進行自動監(jiān)測，監(jiān)測手段可以是手持式終端，也可以是固定RFID 設備，監(jiān)測點采集的信息可以通過GPRS無線方式，或者通過TCP/IP 與農產品安全管理中心通信。管理部門可以設置固定的運輸監(jiān)測點和流動的人工運輸監(jiān)測點（簡稱監(jiān)測點），對配送車輛進行合法性檢查。

（8）農產品質量日常監(jiān)管模塊：包括① 產地環(huán)境、生產投入管理；對農產品質量安全進行管理，首先需要對農產品的產地環(huán)境、生產投入等相關因素進行日常監(jiān)管。②農產品質量案件信息管理；③ 暫停農產品生產、銷售；④ 恢復農產品生產、銷售；⑤ 農產品及養(yǎng)殖戶黑名單管理；⑥ 農產品停止生產、退出市場；⑦ 重點農產品劃定；⑧ 重點農產品取消；⑨ 名優(yōu)農產品；⑩ 名優(yōu)農產品養(yǎng)殖企業(yè)。

（9）農產品安全公眾服務信息模塊。把農產品安全監(jiān)控基本情況等通過Internet 向公眾發(fā)布，并利用WebGIS 發(fā)布生產區(qū)域生態(tài)環(huán)境、污染情況和生產投入等空間信息及相關信息；把與農產品安全預警信息及時在網(wǎng)上發(fā)布，用戶可通過系統(tǒng)了解有關的避防措施等。

3 RFID 技術實施策略
將 RFID 應用到農產品安全管理中，最主要的是應用RFID 標簽的特性來保證實現(xiàn)“源頭”農產品追蹤解決方案和在農產品供應鏈中提供完全透明度的能力。為了達到這一目的，在不同的階段，不同的物流過程中選擇不同的標簽形式和標簽閱讀形式。

（1）生產環(huán)節(jié)：在生產環(huán)節(jié)大體包括下面幾種生產方式，一種是生豬活禽等，是活體從養(yǎng)殖場運輸?shù)郊庸て髽I(yè)的農產品。需要在活體身上加裝RFID 電子標簽。第二種生產方式是需要加工或不需要加工的蔬菜果品，一些需要加工的農產品。這兩種農產品在生產的過程中需要對生產的過程進行詳細記錄，儲存在本地數(shù)據(jù)庫中，在農產品生產出以后，在運輸農產品的托盤上加裝RFID 電子標簽，記錄這批產品的信息，并且和本地數(shù)據(jù)庫中的信息相對應。在生產階段，采用13.36MHz 或125KHz 無源電子標簽，因為此種標簽成本比較低，所以較容易應用到生產環(huán)節(jié)中去，標簽上主要記錄生產養(yǎng)殖的相關信息，如養(yǎng)殖場編號、運出時間等，而且這些信息要和生產企業(yè)自身的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系，以便查詢生產過程的細節(jié)信息。在各個生產企業(yè)都設置RFID 讀寫卡機具，可以實現(xiàn)農產品信息的寫入。

（2）加工環(huán)節(jié)：加工環(huán)節(jié)分兩種情況，一種是從生產基地直接運送過來的農產品到加工企業(yè)進行加工，一種是外國農產品通過本地加工企業(yè)進口然后進入農產品供應鏈。對于從生產基地直接運送來的農產品，加工企業(yè)在讀取農產品上的RFID 信息后，將這些信息保留在標簽中，并且將農產品的加工信息進一步添加到加工后的農產品電子標簽中，農產品電子標簽的使用和生產環(huán)節(jié)一樣，在價值較高，對環(huán)境要求比較嚴格的農產品上應用單個的RFID 電子標簽，而在價值較低的產品上，對運輸?shù)耐斜P和大包裝上應用標簽，而對單個農產品應用條形碼技術。

（3）運輸環(huán)節(jié)：物流公司將配送車輛相關注冊信息發(fā)送給管理中心，管理中心對其進行資格審查和管理，以便運送過程中對車輛進行核對。在農產品運輸過程中，只有經(jīng)過農產品管理中心認證的物流企業(yè)才能從事農產品的運輸。因為安全的需要，在運輸過程中采用集裝箱運輸，所以在運輸環(huán)節(jié)對RFID 電子標簽的安裝有嚴格的要求。首先要求對每一次運輸?shù)霓r產品信息做讀取，然后在集裝箱上安裝的RFID 電子標簽上詳細記錄，封條一般安裝在集裝箱門把手上，或者安裝在車廂壁上，這樣可以防止在運輸過程中農產品發(fā)生意外。對于集裝箱運輸采用的 RFID 電子標簽，我們將采用900MHz 或者2.45GHz 有源電子標簽，這樣可以保證記錄數(shù)據(jù)的信息量大，數(shù)據(jù)內容包括集裝箱內農產品信息，運送車輛信息和運送時間等。這些信息和物流企業(yè)本地數(shù)據(jù)庫相關聯(lián)。在運輸檢測點和運輸過程結束時，檢查人員要比對集裝箱上安裝的有源電子標簽內的信息和管理中心傳來的數(shù)據(jù)是否一致。

（4）倉儲環(huán)節(jié)：在倉儲環(huán)節(jié)，需要對運送來的裝有RFID 電子標簽的農產品進行儲存，這樣就需要在倉儲入口處設置自動判斷進出庫農產品和記錄農產品信息的RFID 讀寫設備，在倉庫內安裝多個讀寫設備對不同區(qū)域的農產品進行記錄。在清點貨物或者查詢貨物的時候，可以用手持讀卡機具直接查詢貨物信息。在倉儲環(huán)節(jié)對 RFID 的應用偏重于RFID 信息的讀取和信息的管理。在倉庫內部在叉車或者工作人員身上佩帶RFID 電子標簽，可以有效的利用資源，使得倉儲過程更加高效快捷。

（5）消費環(huán)節(jié)：在消費環(huán)節(jié)，對于RFID 的應用主要集中在消費點配備的RFID 讀寫機具對于倉庫運送過來的食品進行信息驗證，對于驗證合格的食品信息，消費點可以進行銷售，如果信息不吻合，就要向管理中心報告貨物異常，同時拒絕這些貨物進入消費點。在消費點售賣農產品時，用RFID 讀卡器對每一件售賣食品信息進行記錄。所以在這個環(huán)節(jié)，RFID 的應用主要就是信息的確認。

4 應用實例
以珠海市斗門區(qū)水產品安全監(jiān)控為例，養(yǎng)殖環(huán)境查詢可按地區(qū)，時間段、電子標簽編號對水產品養(yǎng)殖的生產投入、養(yǎng)殖環(huán)境進行追蹤。一旦發(fā)現(xiàn)水產品安全出現(xiàn)質量問題，就可以通過此系統(tǒng)追溯產生問題的原因。通過選擇農產品電子標簽編號、統(tǒng)計范圍、投入時間，對水產品養(yǎng)殖過程中的養(yǎng)殖環(huán)境、魚苗、飼料、藥物的使用情況進行查詢，如圖1、圖2 所示。

5 結論
RFID 技術的應用為實現(xiàn)農產品的安全監(jiān)控提供了一種可行、高效的途徑。在本文所介紹的系統(tǒng)中，通過為農產品及加工產品加貼RFID 電子標簽，設立農產品安全管理中心數(shù)據(jù)庫和在各地農產品倉庫設本地數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對農產品的生產、運輸、加工、儲存和銷售各環(huán)節(jié)的全方位跟蹤。通過本系統(tǒng)的建設，不僅可以追溯種養(yǎng)殖與加工業(yè)的疫病與污染問題，還可以追溯種養(yǎng)殖過程中濫用藥、加工過程中超范圍超限量使用添加劑，改變以往對農產品質量安全管理只側重于生產后的控制，而忽視生產中預防控制現(xiàn)象。

本文作者的創(chuàng)新點是：充分利用射頻識別技術（RFID），結合信息化的智能網(wǎng)絡體系，圍繞農產品“生產、監(jiān)控、檢測、監(jiān)管”四條主線，以農產品生產環(huán)境、農產品生產、農產品加工、農產品流通、市場進入等環(huán)節(jié)為立足點，對農產品的生產環(huán)境、生產、加工、流動、銷售實施實時監(jiān)控，實現(xiàn)農產品的可追溯能力，從而達到從“農田到餐桌”端到端的監(jiān)控。